112三相异步电动机的转矩特性和机械特性(精)

c:若增大转子电抗则会使启动转矩大为减小。
通常把在固有机械特性上启动转矩Tst与额定转矩TN之比
st=Tst/TN 作为衡量异步电动机启动能力的一个重要数据。一般
st 1.0 ~ 1.2

SE20
2 R2 ( SX 20 )2
可见转子电流I2也与转差率S有关。当S增大，即转速n降低时， 转子与旋转磁场间的相对转速增加，转子导体被磁力线切割的速度 提高，于是E2增加，I2也增加。
三、转矩特性 电磁转矩（以下简称转矩）是三相异步电动机最重要的物理量 之一。机械特性是它的主要特性。
为转子最大电动势
可见转子电动势E2与转差率S有关。
和定子电流一样，转子电流也要产生漏磁通，从而在转子每相 绕组中还要产生漏磁电动势。 di 2 eL2 LL2 dt 因此，对于转子每相电路，有
di 2 e2 i2 R2 ( eL2 ) i2 R2 LL2 dt 如用复数表示，则为 E2 I 2 R2 ( E L2 ) I 2 R2 jI 2 X 2
1T 0 , n n0 , S 0
电动机处于理想空载工作点，此时电动机的转速为理想空载转 速。
2T TN , n nN , S S N
电动机额定工作点。此时额定转矩和
额定转差率为
PN TN 9.55 nN
式中:
n nN SN 0 n0
PN——电动机的额定功率； nN——电动机的额定转速，一般 nN (0.94 ~ 0.985)n0 SN——电动机的额定转差率，一般 S N 0.06 ~ 0.015 TN——电动机的额定转矩。
1.1.2 三相异步电动机的特性分析
一、三相异步电动机的定子电路
三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变 压器的原绕组，转子绕组（一般是短接的）相当于副绕组。 定子绕组接上三相电源电 压（相电压为u1）时，则有三 相电流通过（相电流为i1）， 定子三相电流产生旋转磁场，
其磁力线通过定子和转子铁心
E2 4.44 f 2 N 2 4.44SfN 2
式中，f2为转子电动势e2或转子电流i2相对于旋转磁场的频率. 因为旋转磁场和转子间的相对转速为 n0-n
p( n0 n ) n0 n pn0 f2 Sf1 60 n0 60
在 n=0 ，即S=1时，转子电动势为
E 20 4.44 f1 N 2 E 2 SE 20
加在定子每相绕组上的电压也分成三个分量，即 di1 u1 i1 R1 ( e L1 ) ( e1 ) i1 R1 LL1 ( e1 ) dt 如用复数表示，则为
U1 I1R1 ( EL1 ) ( E1 ) I1R1 jI1 X1 ( E1 )
是随时间按正弦规律变化的，
m sin t
d 定子每相绕组中产生的感应电动势为：e1 N 1 dt
它也是正弦量，其有效值为： 式中，f1为e1的频率。
E1 4.44 f1 N1 4.44 fN 1
pn0 因为旋转磁场和定子间的相对转速为n0，所以 f1 60 它等于定子电流的频率，即 f1 f di1 定子每相绕组中还要产生漏磁电动势 eL1 LL1 dt
3T Tst , n 0, S 1
电动机的启动工作点。
将S=1代入转矩公式中，可得
Tst K
R2U
2
2 2 R2 X 20
可见，异步电动机的启动转矩Tst与U、 R2及X20有关。
a:当施加在定子每相绕组上的电压降低时，启动转矩会明显减小；
b:当转子电阻适当增大时，启动转矩会增大；
1．固有机械特性
异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式， 定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有 （自然）机械特性。 根据
T
SR2U 2
2 R2 ( SX 20 )2
n0 n S n0
三相异步电动源自文库的固有机械特性曲线如图所示。
从特性曲线上可以看出， 其上有四个特殊点可以决定特性 曲线的基本形状和异步电动机的 运行性能，这四个特殊点是：
式中， R1和 X 1 (X 1 2 f1 LL1 )为定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。
由于R1和X1较小，其上电压降与电动势E1比较起来，常可忽略，
于是
U1 E


U1 E1
二、三相异步电动机的转子电路 旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为 d e2 N 2 dt
其有效值为
km1 pU R2 s T Km1I 2 cos2 2 2 2 2f1[ R2 (sX 20 ) ]
因为
I2 S 4.44 f1 N 2 R2 ( SX 20 )2
2 SR2U1 2 R2
2
2 1
所以 T K
( SX 20 )
2
K
SR2U 2
2 R2
( SX 20 )
而闭合，这磁场不仅在转子每 相绕组中要感应出电动势e2，
而且在定子每相绕组中也要感
应出电动势e1
设定子和转子每相绕组的匝数分别为 N1 和 N2 ，如图所示电路 图是三相异步电动机的一相电路图。
旋转磁场的磁感应强度沿定子与转子间空气隙的分布是近于按
正弦规律分布的，因此，当其旋转时，通过定子每相绕相的磁通也
2
……转矩特性
式中，K——与电动机结构参数、电源频率有关的一个常数； U1 、U——定子绕组电压，电源电压； R2——转子每相绕组的电阻； X20 ——电动机不动（S=1）时转子每相绕组的感抗。
四．机械特性 在异步电动机中，转速 n=(1-S)n0 ，为了符合习惯画法，可将 曲线换成转速与转矩之间的关系曲线，即称为异步电动机的机械特 性。
式中，R2和X2——转子每相绕组的电阻和漏磁感抗
X 2 2f 2 LL2 2Sf1 LL2
在 n=0 ，即 S=1 时，转子感抗为 X 20 2f1 LL2 为转子最大感抗
X 2 SX 20
可见转子感抗X2与转差率S有关。
转子每相电路的电流为
I2 E2
2 2 R2 X2